Как известно, радиосвязь без антенны существовать не может, идет ли речь о станциях космической связи или же об обычном мобильном телефоне. Это не аксиома, т. е. утверждение которому надо верить без приведения доказательств, а просто непреложный атрибут, такой же, как двери в квартире, колеса в машине, парус у яхты и т. д. Даже если вы антенну в каком-либо радиоэлектронном устройстве не видите – ни минуты не сомневайтесь – она там есть.
В определенном смысле антенной радиосхема начинается и ей же заканчивается, поскольку в большинстве случаев мы имеем дело с приемо-передающими устройстваи, что под собой подразумевает прием сигнала антенной и его же передача той же или другой антенной. Наиболее наглядно это демонстрирует именно любой 4G, 3G или GSM репитер.
GSM репитер – это усилитель сигнала мобильной связи и для того, чтобы этот сигнал усилить, его необходимо принять. Принять, усилить и распространить на определенной площади. Для того, чтобы принять, нужна антенна, в данном случае, называемая внешней, поскольку в ее задачу входит получить сигнал от внешнего источника – базовой станции оператора. Для распространения усиленного сигнала необходима антенна внутренняя или группа антенн, которые в соответствии со своим названием располагаются внутри квартиры, офиса, частного дома и т. п.
Усилитель мобильной связи имеет 2 входа – к одному подключается внешняя антенна, к другому внутренняя
В данной статье коснемся именно темы внешней антенны, какие они бывают и как разобраться, что подойдет наилучшим образом в той или иной ситуации. Для начала отметим два основных параметра, по которым, как правило, отличаются антенны – это коэффициент усиления и характер диаграммы направленности. Как и все в этой жизни эти параметры не существуют независимо друг от друга, а очень тесно связаны и взаимно влияют друг на друга. Говоря по-простому, увеличение одного, влечет за собой уменьшение другого и наоборот. Есть между ними, правда, небольшая разница. Если коэффициент усиления (КУ) теоретически можно увеличивать до бесконечности, то диаграмма направленности ограничена, упрощенно говоря, 360 градусами, которые существуют в окружности.
Диаграмма направленности (раскрытия) антенны GSM 900 МГц волновой канал с коэффициентом усиления 15 дБ
Итак, начнем, с внешних антенн направленного типа, то есть антенн, при установке которых необходимо именно прицелиться в сторону источника сигнала, а у нас, как мы помним, это базовая станция оператора. Таких антенн тоже существует достаточно много модификаций, но поскольку у нас речь пойдет о репитерах локального действия, так сказать пользовательских, то первой в списке заслуженно у нас пойдет антенна типа волновой канал или, как ее еще называют по имени создателя, антенна Yagi.
Антенны GSM волновой канал наиболее эффективны при большой удаленности от базовых станций
Антенны волновой канал (Yagi) несомненно занимают лидирующее положение среди всех антенн, которые используются для усиления мобильной связи. Популярность эта завоевана в не последнюю очередь тем, что данные антенны относительно просты в производстве и отсюда исходит очень демократический уровень цен на них. Но что наиболее важно, на антенне волновой канал можно получить хороший коэффициент усиления при достаточно широкой диаграмме направленности. На частотах мобильных операторов, а это 900 МГц (GSM), 1800 МГц (DCS/LTE 4G) и 2100 МГц (3G HSPA) используются антенны с усилением 15-18 дБ, что дает хорошее преимущество, в особенности там, где расстояние до базовой станции велико. Не случайно поэтому наибольшее распространение эти антенны получили при установках усилителей за городом, где базовых станций не так много как в городской черте и поэтому сигнал необходимо “подтянуть” до должного уровня на вход GSM (3G/4G) репитера.
Конечно же, GSM антенны волновой канал с успехом используются и в городе, в особенности там, где для максимального покрытия внутри помещения идет борьба за каждый dBm (единица измерения уровня сигнала). Некоторым недостатком таких антенн являются размеры, порядка 1 м при КУ 15-18 дБ, поэтому там, где во внешний вид фасада здания нельзя вносить бросающиеся в глаза детали, волновой канал может и не подойти. Так же стоит помнить, что антенна GSM Yagi является узкополосной, поэтому использовать ее на двух- и трехдиапазонных репитерах (GSM, 3G, 4G), как правило невозможно. Хотя оговоримся – в нашем арсенале имеется достаточно эффективная антенна волновой канал 1800/2100 МГц, которую как раз можно с успехом испольовать на усилителях 3G + 4G. Однако объединить на антеннах этого типа GSM 900 и LTE 1800 практически невозможно.
Антенна 3G/4G 18 дб волновой канал
Но, к счастью, антеннами волновой канал радиотехника не заканчивается и у нее есть что предложить еще. Как раз для ситуаций, когда необходима направленная антенна с высоким КУ и в то же время рассчитанная на широкую полосу частот, на арену выходит, так называемая логопериодическая антенна GSM (3G/4G). Конструкция антенны несколько напоминает волновой канал, а точнее похожа на 2 волновых канала, как бы склеенных вместе с некоторым смешением. Взаимодействие геометрических элементов позволяет логопериодической антенне быть достаточно “всеядной” по отношению частотных диапазонов, сохраняя при этом вполне приемлемый коэффициент усиления. Как правило, КУ находится на уровне 12-13 дБ, это ниже чем у Yagi, однако такие антенны с успехом ставятся на репитерах как с двумя, так и с тремя частотами, позволяющими воссоздать в помещении покрытие с поддержкой всех услуг мобильной связи, в том числе 3G и 4G. Так же немаловажным преимуществом антенн лого являются меньшие габариты, что снимает ограничения по установке на массе объектов, где дизайн здания играет не последнюю роль.
Внешняя антенна лого 10 дБ 700 – 2600 МГц может эффективно использоваться для многодиапазонных репитеров
Итак, мы добрались к еще одному типу антенн, популярность которых все больше возрастает по ряду причин особенно в городской черте. Вашему вниманию предлагается панельная антенна для GSM репитера. Название антенны соответствует ее внешнему виду. В действительности это даже больше не панель, а просто пластиковая коробка, обычного белого цвета. Именно под пластиковым корпусом скрываются металлические пластины, с помощью которых осуществляется прием сигнала. Антенны эти, повторимся, направленного типа, но с очень широким углом захвата (около 60º), за счет чего выбор направления такой антенны не так критичен, как в у двух предыдущих типов.
Устанавливается такая антенна, в большинстве случаев на стене, в направлении наиболее соответствующем источнику сигнала. Со стороны такая внешняя антенна совершенно антенну не напоминает, а похоже на какую-то деталь инженерного обеспечения здания. Антенна имеет КУ порядка 8 дБ и наибольшую эффективность показывает тогда, когда извне здания более-менее нормальный уровень сигнала. Это один из факторов, почему панельная антенна популярна при установке репитера в городской черте. Так же в городе базовые станции находятся, чаще всего, в непосредственной близи объектов, поэтому вешать на здание антенны с высоким КУ нецелесообразно, поскольку это может внести нежелательные влияния на работу вышек операторов. И как раз панельная GSM антенна будет незаметна как внешне, так и с точки зрения чистоты работы.
Панельная GSM антенна может подключаться как внешняя, так и внутренняя
Так же при необходимости, есть варианты панельных антенн, которые имеют крепление с возможностью расположения на трубе (кронштейне), что в отдельных случаях может потребоваться, в особенности, когда антенну следует поднять повыше. Панельные антенны работают в широком диапазоне частот, от 700 до 2600 МГц и, естественно, эффективно применяются с репитерами усиливающим одновременно несколько стандартов связи.
Ну и теперь мы подобрались к наиболее, казалось бы, простому, виду антенн – круговых, точнее излучающих сигнал вокруг своей оси во все стороны, благодаря чему и получили еще одно свое название – всенаправленные GSM антенны или, как принято в английском варианте – Omni. Казалось бы с этим типом антенн все просто. Применение их обусловлено типом диаграммы направленности, а значит лучше всего они себя показывают тогда, когда необходимо как принимать, так и распространять сигнал мобильной связи во всех возможных направлениях. Естественно, наибольшее применение такие антенны получили в качестве именно внутренних, помогая получить в при определенном расположении максимальную эффективность по покрытию.
Однако, есть масса случаев, когда всенаправленные антенны в качестве внешних просто незаменимы. Приведем некоторые из таких случаев. Например, и такое нередко случается, когда базовые станции разных операторов расположены в диаметрально противоположных направлениях. Естественно в такой ситуации ни о какой направленной антенне не может идти и речи. Кроме того, когда усиливаются сразу три диапазона – 900, 1800 и 2100 МГц, очень часто направленная антенна не может получить хорошие уровни сигнала сразу на всех частотах, а попытки найти какое-то усредненное направление антенны зачастую приводят к неустойчивому сигналу на входе.
Так же может быть очень характерным пример с подвальным помещением, когда, к примеру, на первом этаже можно наблюдать замечательный сигнал, в то время как в подвале он отсутствует. Спрашивается, зачем в такой ситуации выводить антенну наружу, когда ее можно расположить внутри того же здания, только этажом выше? И такие схемы эффективно работают именно со всенаправленными антеннами GSM/3G/4G, уменьшая при этом затраты и время на монтаж. Так же проблема верхних этажей, куда не добивает сигнал от базовых станций находящихся у подножия небоскребов, нередко лучше всего решается именно при использовании внешней всенаправленной антенны.
Стандартно всенаправленные GSM антенны имеют КУ от 3 до 6 дБ, что, в общем-то, не много и для использования таких антенн в качестве внешних нужен хороший источник сигнала извне. Однако есть круговые 3G/4G/GSM антенны с специальными конструкторскими решениями и изготовленные с применением высококачественных материалов, что позволяет поднять коэффициент усиления до 10 дБ. Конечно же, такие антенны немного дороже по цене, зато помогают закрыть множество вопросов по установке, в особенности тем, кто не особо хочет заниматься поиском базовой станции у себя в районе. Все что требуется от установщика – закрепить такую антенну в вертикальном положении и подвести от нее кабель к репитеру.
Всенаправленная GSM, 3G, 4G антенна с высоким коэффициентом усиления и в защищенном от внешних воздействий корпусе
Вот, в общем-то, пока все. Надеемся, данная статья поможет правильно выбрать антенну для GSM репитера, а если остались вопросы – звоните к нам, оставляйте комментарии, всегда заинтересованы в вашей живой реакции. Спасибо!